DE4137864C2 - Process for the catalytic oxidation treatment of waste water - Google Patents

Process for the catalytic oxidation treatment of waste water

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Description

Die Erfindung betrifft die katalytische Oxidation von Ab­ wasserschadstoffen unter Zugabe von Wasserstoffperoxid.The invention relates to the catalytic oxidation of Ab water pollutants with the addition of hydrogen peroxide.

Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Abwasserbehand­ lungsverfahren bekannt, wobei in letzter Zeit die Tendenz zur katalytischen Oxidation wegen des zumindest teilweise erfol­ genden Abbaus schwer abbaubarer organischer Schadstoffe zugenommen hat. Diese zum Teil auch toxischen bzw. ökotoxi­ schen Verbindungen, unter denen sich zahlreiche Haushalts­ chemikalien befinden, stellen insbesondere für kommunale Kläranlagen mit noch vorwiegend mechanisch-biologischen Reinigungsstufen ein fast unlösbares Problem dar. Durch Oxidation mittels Wasserstoffperoxid und UV-Bestrahlung wird eine erhebliche Verminderung der Toxizität, Erhöhung der biologischen Abbaubarkeit und erleichterter Abtrennbarkeit der Inhaltsstoffe erzielt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist der noch immer recht bedeutende H2O2-Zusatz und die damit auftretenden meß- und regelungstechnischen Probleme sowie der in den trüben bzw. stark gefärbten Abwässern notwendigerweise schlechte Ausnutzungsgrad der UV-Bestrahlung, die dadurch kaum tiefer als in die unmittelbare Oberflächenschicht ein­ dringen kann, und der daher erforderliche unverhältnismäßig hohe Energieaufwand.A number of wastewater treatment processes are known from the prior art, with the tendency towards catalytic oxidation having increased due to the at least partially successful degradation of poorly degradable organic pollutants. These partly toxic or ecotoxic compounds, among which there are numerous household chemicals, represent an almost insoluble problem, especially for municipal wastewater treatment plants with mainly mechanical-biological cleaning stages. Oxidation using hydrogen peroxide and UV radiation significantly reduces the Toxicity, increased biodegradability and easier separation of the ingredients achieved. A disadvantage of this process is the still very significant addition of H 2 O 2 and the measurement and control problems that arise as a result, as well as the poor utilization of UV radiation in the cloudy or strongly colored wastewater, which is therefore hardly deeper than in the immediate surface layer can penetrate, and the therefore disproportionately high energy expenditure required.

Für das Arbeiten mit H2O2 und UV ist beispielhaft die DE 40 06 234-A1 heranzuziehen, in der vorgeschlagen wird, den Überschuß an Wasserstoffperoxid durch Abnahme eines Teil­ stromes und eines weiteren Teilstromes zu verringern und dabei das Umschlagpotential einer Reagenzlösung in einem Teilstrom zu messen und somit die H2O2-Zugabe zu steuern.For working with H 2 O 2 and UV, DE 40 06 234-A1 should be used as an example, in which it is proposed to reduce the excess of hydrogen peroxide by removing a partial stream and a further partial stream, and thereby the turnover potential of a reagent solution in a partial stream to measure and thus control the H 2 O 2 addition.

Weiterhin sind Oxidationsverfahren bekannt, bei denen ein Gemisch von Wasserstoffperoxid und Fe-II-Salzen, das als Fentons-Reagens bekannt ist, eingesetzt wird (Umwelt, 1981, S. 482-487). Oxidation processes are also known, in which a Mixture of hydrogen peroxide and Fe-II salts, which as Fentons reagent is known, is used (Environment, 1981, Pp. 482-487).  

Aus der DE 29 27 911-A1 ist ein Abwasserbehandlungsverfahren bekannt, bei dem in Anwesenheit katalytischer Übergangsmetallverbindungen die Abwasserschadstoffe mit H₂O₂ umgesetzt werden, d. h. es erfolgt eine Steuerung des CSB-Gehaltes allein durch die zugeführte H₂O₂-Menge.DE 29 27 911-A1 describes a wastewater treatment process known in the presence of catalytic transition metal compounds implemented the waste water pollutants with H₂O₂ become, d. H. the COD content is controlled solely by the amount of H₂O₂ supplied.

In J. Am. Chem. Soc. 104 (1982), S. 6450-52 werden Tri-Eisen-Komplexe für die katalytische Epoxidierung von Olefinen beschrieben. Dabei gibt es keine Hinweise auf Abwasserbehandlungsverfahren.In J. Am. Chem. Soc. 104 (1982), pp. 6450-52 are tri-iron complexes for the catalytic epoxidation of olefins. There is no evidence of wastewater treatment processes.

Die JP 2-144 194-A (Abstract in Patents Abstracts of Japan C-750, Bd. 14/Nr. 386, Sekt. C) offenbart die Zugabe von Proteinen wie α-Amylase in Gegenwart von H₂O₂ zur Erhöhung der Entfernungsrate von Phenolen und aromatischen Aminen.JP 2-144 194-A (Abstract in Patents Abstracts of Japan C-750, Vol. 14 / No. 386, Sekt. C) discloses the addition of proteins such as α-amylase in the presence of H₂O₂ to increase the removal rate of phenols and aromatic amines.

Die DE 38 35 938-A1 betrifft einen Rohrreaktor als gesondertes definiertes System mit reaktionsabhängiger Ausbildung der Rohrstrecke, abhängig von Reaktionszeiten und -mengen.DE 38 35 938-A1 relates to a tubular reactor as a separate one Defined system with reaction-dependent training of Pipe section, depending on reaction times and quantities.

Aus Chem. Abstracts, Bd. 107, 1987, S. 418, 107: 140 779p ist die Verwendung von Oxidationskatalysatoren (darunter auch Fe3+ und Mn2+) zur Verbesserung der Wirkung von H₂O₂ oder auch O₃ bei der Entfernung von Humusstoffen aus Wasser bekannt.From Chem. Abstracts, vol. 107, 1987, p. 418, 107: 140 779p is the use of oxidation catalysts (including Fe 3+ and Mn 2+ ) to improve the effect of H₂O₂ or O₃ in the removal of humic substances Known water.

In der CH 599 059-A5 wird zur Abwasserbehandlung ein System aus wasserunlöslichen Katalysatoren und Ozon/Luft eingesetzt. In CH 599 059-A5 there is a system for wastewater treatment made of water-insoluble catalysts and ozone / air.  

In der DE 39 32 174-A1 wird angegeben unter Hinweis auf For­ schungsergebnisse, daß der AOX-Gehalt durch die bekannte Oxidation mit Wasserstoffperoxid und die katalytische Zugabe von Fe2+ nicht unter 1 mg/l zu senken ist. Es wird vorge­ schlagen, neben Fe2+ ein Oxidationsmittel (H2O2) zur Oxidation von Fe2+ zu Fe2+ sowie gefällte pyrogene Kieselsäure einzuset­ zen. Derartige Verfahren zeigen zwar gute Ergebnisse, spe­ ziell bei Abwässern mit organischen halogenhaltigen Verbin­ dungen, haben jedoch die gleichen Nachteile wie alle nur mit Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel arbeitenden Verfah­ ren. Darüber hinaus wird durch das Anion des Eisen(II)-salzes die Salzfracht des Abwassers in unerwünschter Weise erhöht.DE 39 32 174-A1 states with reference to research results that the AOX content cannot be reduced below 1 mg / l by the known oxidation with hydrogen peroxide and the catalytic addition of Fe 2+ . It is proposed to use an oxidizing agent (H 2 O 2 ) for the oxidation of Fe 2+ to Fe 2+ as well as precipitated pyrogenic silica in addition to Fe 2+ . Such methods show good results, especially in the case of waste water with organic halogen-containing compounds, but have the same disadvantages as all processes which only use hydrogen peroxide as the oxidant. In addition, the anion of the iron (II) salt increases the salt load of the waste water undesirably increased.

Wie bereits angeführt, sind auch Abwasserbehandlungsverfahren bekannt geworden, die mit Hilfe von Katalysatoren arbeiten. So offenbart die DE 39 38 835-A1 ein Oxidationsverfahren von biolo­ gisch schwer abbaubaren, toxischen, organischen Verunreini­ gungen mittels Luftsauerstoff, das als Katalysator einen CuO/ZnO/CrO2/Al2O2-Katalysator einsetzt. Dazu ist jedoch ein erheblicher zusätzlicher apparativer Aufwand erforderlich und außerdem tritt als zusätzliches Problem das Zusetzen des Katalysators infolge des erheblichen Schwebstoffanteils auf.As already mentioned, wastewater treatment processes using catalysts are also known. For example, DE 39 38 835-A1 discloses an oxidation process of biodegradable, toxic, organic impurities using atmospheric oxygen, which uses a CuO / ZnO / CrO 2 / Al 2 O 2 catalyst as a catalyst. However, this requires a considerable additional outlay on equipment and, in addition, the addition of the catalyst occurs as an additional problem due to the considerable amount of suspended matter.

In der DE 33 16 265-A1 wird ein Sauerstoffbehandlungsverfahren bei erhöhter Temperatur und Druck beschrieben, bei dem für das Abwasser Co-Katalysatoren wie Benzo- und Naphthochinone verwendet werden.DE 33 16 265-A1 describes an oxygen treatment process described at elevated temperature and pressure, for which the wastewater co-catalysts such as benzo and naphthoquinones be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ausreichende katalytische Oxidation schwer abbaubarer Schadstoffe im Abwasser bei nur geringen H2O2-Zugaben zu erreichen.The invention has for its object to achieve a sufficient catalytic oxidation of poorly degradable pollutants in the wastewater with only small additions of H 2 O 2 .

Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur katalytischen Oxida­ tionsbehandlung von Abwasser dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Oxidationspotential weiterer Oxidationsmittel, vor allem des Luftsauerstoffs, genutzt werden, als auch die Erzeugung der oxidativ besonders wirksamen Radikale, beson­ ders des Hydroxyradikals HO·, effektiver gestaltet wird. Gemäß der Erfindung wird ein mit organischen oxidierbaren Verbindungen belastetes Abwasser, insbesondere Amine und/oder (Poly)Phenole enthaltendes Abwasser gleichzeitig mit Wasser­ stoffperoxid und gasförmigem Sauerstoff oder Ozon behandelt in Anwesenheit eines löslichen Katalysators, der die Bildung sauerstoffhaltiger Radikale von hohem Redoxpotential und hoher Reaktivität katalysiert, ausgewählt aus der Gruppe der Mangan- oder Eisenkomplexe des TypsAccording to the invention, the process for the catalytic oxidation treatment of waste water is characterized in that both the oxidation potential of further oxidizing agents, especially atmospheric oxygen, are used, and the generation of the oxidatively particularly effective radicals, in particular the hydroxyl radical HO · , is made more effective. According to the invention, a wastewater contaminated with organic oxidizable compounds, in particular amines and / or (poly) phenols-containing wastewater is treated simultaneously with hydrogen peroxide and gaseous oxygen or ozone in the presence of a soluble catalyst which prevents the formation of oxygen-containing radicals of high redox potential and high reactivity catalyzed, selected from the group of manganese or iron complexes of the type

[O(FeIII)₂MII(acetat)₆(H₂O)₃]  (M : Fe2+, Mn2+)[O (Fe III ) ₂M II (acetate) ₆ (H₂O) ₃] (M: Fe 2+ , Mn 2+ )

undand

[O(FeIII)₃(acetat)₆(H₂O)₃]X  (X=einwertiges Anion).[O (Fe III ) ₃ (acetate) ₆ (H₂O) ₃] X (X = monovalent anion).

X ist vorzugsweise ein die Salzfracht des Abwassers nicht oder wenig belastendes Anion, insbesondere Acetat.X is preferably not the salt load of the waste water or low-stress anion, especially acetate.

Bei diesem Verfahren wird Wasserstoffperoxidlösung, abhängig vom ermittelten Chemischen Sauerstoff-Bedarf (CSB resp. COD), in einer Menge von 0,2 bis 0,95 Vol.-% des Abwassers zugegeben.In this process, hydrogen peroxide solution is used depending on determined chemical oxygen demand (COD or COD), in an amount of 0.2 to 0.95 vol .-% of the waste water added.

Sauerstoff wird bis zu einem volumetrischen Gasgehalt (Volumenanteil des Gases am Volumenstrom; s. Mayinger, F. "Strömung und Wärmeübergang in Gas-Flüssigkeitsgemischen", Springer Verlag Wien, New York 1982, S. 32) von 0,05 bis 0,2 des Abwassers, vorzugsweise 0,08 bis 0,12 des Abwassers eingeleitet. Es ist vorteilhaft, daß der Sauerstoff in Form von Luft zugeführt wird, da auf diese Weise eine sehr billige Sauerstoffzufuhr möglich wird. Der in der Luft ent­ haltene Stickstoff hat als Inertgas keinen Einfluß auf das Verfahren. Der Luftzusatz ist dem Sauerstoffgehalt der Luft und der gewünschten hinzuzusetzenden Sauerstoffmenge anzupas­ sen.Oxygen becomes up to a volumetric gas content (Volume fraction of the gas in the volume flow; see Mayinger, F. "Flow and heat transfer in gas-liquid mixtures", Springer Verlag Vienna, New York 1982, p. 32) by 0.05 to 0.2 of the waste water, preferably 0.08 to 0.12 of the Discharged sewage. It is advantageous that the oxygen is supplied in the form of air, because in this way a very cheap oxygen supply becomes possible. The ent in the air nitrogen as an inert gas has no influence on the Method. The air additive is the oxygen content of the air and the desired amount of oxygen to be added sen.

Der Katalysator wird in einer Menge von 0,05 bis 3 Mol-%, vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Mol-%, bezogen auf Wasserstoffper­ oxid, hinzugegeben.The catalyst is used in an amount of 0.05 to 3 mol%, preferably 0.1 to 1.5 mol%, based on hydrogen per oxide, added.

Die aus den oben angeführten Katalysatoren freigesetzten Eisen(III)- bzw. Mangan(III)-Ionen werden bei der ohnehin erforderlichen Phosphatfällung als Eisen(II)- bzw. Mangan(III)-Phosphate mitgerissen, und das aus dem Liganden stammende Acetat kann von den Bakterien der biologischen Reinigungsstufe verzehrt werden. Daher ist der Einsatz dieser Katalysatoren besonders günstig. Bevorzugte Katalysatoren sind solche des TypsThe released from the above catalysts Iron (III) or manganese (III) ions are already in the required phosphate precipitation as iron (II) - or Manganese (III) phosphates entrained, and that from the ligand Acetate derived from the biological bacteria Cleaning level to be consumed. Hence the use of this Catalysts are particularly cheap. Preferred catalysts are of the type

[O(FeIII)₂Fe(acetat)₆(H₂O)₃][O (Fe III ) ₂Fe (acetate) ₆ (H₂O) ₃]

die auch als Eisen(II/III)-acetat bezeichnet werden können.which can also be called iron (II / III) acetate.

Um die erforderliche Durchmischung von Sauerstoff bzw. Luft im Abwasser zu erhalten, ist der Einsatz von beispielsweise Blasensäulenreaktoren zweckmäßig. Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft ist es jedoch, die Sauerstoff- bzw. Lufteintragzu­ fuhr bereits vor Eintritt des Abwassers in die Abwasserbe­ handlungsanlage vorzunehmen, wobei der die Luft als Sauer­ stoffträger mit einer Leerrohr-Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1 m/s bis etwa 10 m/s, vorzugsweise 3 bis 8 m/s, ins­ besondere 4 bis 7 m/s in die Abwasserzuführungskanäle bzw. -rohre eingeleitet wird, so daß sich dabei eine Abwasser- Gemischströmungsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 0,5 bis 5 m/s, vorzugsweise von 1 bis 3,5 m/s ergibt. Unter "Leerrohrgeschwindigkeit" wird diejenige Geschwindigkeit verstanden, die in Gas annehmen würde, wenn es alleine und gleichmäßig über den gesamten Rohrquerschnitt verteilt im Rohr strömt (s. a. Mayinger, F. "Strömung und Wärmeübergang in Gas- Flüssigkeitsgemischen", Springer Verlag Wien, New York, 1982, S. 32). Das Einleiten von Sauerstoff bzw. Luft ist dabei als besonderes Merkmal der Erfindung in einer gewissen Entfernung vor der Abwasserbe­ handlungsanlage vorzunehmen, die ausreichend ist, entspre­ chend der gewählten Strömungsgeschwindigkeiten und des einge­ tragenen Sauerstoffvolumens die Bildung von unlöslichen Schlämmen aus den Schadstoffen bzw. deren Umwandlung in mikrobiologisch abbaubare Produkte zu gewährleisten, so daß sie bei Eintritt in die Anlage abgetrennt oder entsprechend weiterbehandelt werden können.To the required mixing of oxygen or air To obtain in the wastewater is the use of, for example Bubble column reactors useful. According to the invention particularly However, it is advantageous to add oxygen or air drove into the sewage system before the waste water entered to make a treatment plant, the air being sour fabric carrier with an empty tube flow rate of about 1 m / s to about 10 m / s, preferably 3 to 8 m / s, ins special 4 to 7 m / s in the sewage supply channels or -pipes is introduced so that there is a waste water- Mixture flow rate in the range of about 0.5 to 5 m / s, preferably from 1 to 3.5 m / s. Under "empty pipe speed" is the speed understood that would assume in gas if it was alone and evenly distributed in the pipe over the entire pipe cross-section flows (see also Mayinger, F. "Flow and heat transfer in gas Liquid Mixtures ", Springer Verlag Vienna, New York, 1982, P. 32). The initiation of oxygen or air is a special feature of the Invention at some distance from the sewage to carry out a system of action that is sufficient according to the selected flow velocities and the carried oxygen volume the formation of insoluble Sludges from the pollutants or their conversion into to ensure micro-biodegradable products so that they separated when entering the plant or accordingly can be treated further.

Eine Oxidation organischer toxischer und/oder schwer abbauba­ rer Stoffe kann nur dann erreicht werden, wenn die dazu erforderlichen Aktivierungsenergien durch geeignete Reaktions­ bedingungen hinreichend erniedrigt werden und wenn durch eine geeignete Reaktionsführung oxidativ wirkende Species von hohem Redoxpotential und hoher Reaktivität in ausreichenden Konzentrationen erzeugt werden. Beim erfindungsgemäßen Ver­ fahren erfolgt dies dadurch, daß einerseits eine katalytische Spaltung des Wasserstoffperoxids u. a. zu Hydroxylradikalen erfolgt, andererseits Sauerstoff, der normalerweise als Diradikal nicht sehr reaktiv ist, unter der Wirkung der erfindungsgemäßen Katalysatoren u. a. in Form von HO₂- und O₂·- zur Reaktion gebracht wird. Damit wird ein Radikalkettenme­ chanismus in Gang gehalten, da Sauerstoff in genügender Menge im Abwasser infolge der Luftzufuhr vorhanden ist.An oxidation of organic toxic and / or poorly degradable substances can only be achieved if the activation energies required for this are sufficiently reduced by suitable reaction conditions and if oxidative species with a high redox potential and high reactivity are generated in sufficient concentrations by a suitable reaction procedure. In the process according to the invention, this takes place in that, on the one hand, catalytic cleavage of the hydrogen peroxide, inter alia, to give hydroxyl radicals, and, on the other hand, oxygen, which is normally not very reactive as a diradical, under the action of the catalysts according to the invention in the form of HO₂ - and O₂ · - for reaction brought. This keeps a radical chain mechanism going since oxygen is present in the wastewater in sufficient quantities due to the air supply.

Erfindungsgemäß kann durch Zufuhr von Ozon das oxidative Potential nochmals gesteigert werden. In jedem Falle ist eine ausreichende Menge an OH-Radikalen (mit dem besonders hohen Redoxpotential von 2,80 V), HO2- aus Sauerstoff (Redoxpoten­ tial 0,87 V) und gegebenenfalls Ozon (Redoxpotential 2,08 V) vorhanden, um die oxidablen Schadstoffe in mikrobiell ab­ baubare und/oder wenig toxische Produkte umzuwandeln. Dabei ist es vor allem die Aufgabe des Sauerstoffs, die durch das OH-Radikal bzw. Ozon anoxidierten Schadstoffe bis zu den angestrebten unlöslichen oder mikrobiell abbaubaren Endpro­ dukten weiterzuoxidieren.According to the invention, the oxidative potential can be increased again by supplying ozone. In any case, there is a sufficient amount of OH radicals (with the particularly high redox potential of 2.80 V), HO 2 - from oxygen (redox potential 0.87 V) and possibly ozone (redox potential 2.08 V) to convert the oxidizable pollutants into microbially degradable and / or less toxic products. It is primarily the task of oxygen to further oxidize the pollutants oxidized by the OH radical or ozone to the desired insoluble or microbially degradable end products.

Unter diesen Bedingungen werden die in Klärwerken stark störenden, für Bakterien toxischen und durch sie kaum ab­ baubaren Amine und Poly(Phenole) vor allem zu Semichinonen oxidiert, welche sofort Kondensationsreaktionen mit noch unveränderten Phenolen bzw. Aminen eingehen unter Bildung inophenin-artiger, hochmolekularer, unlöslicher Kondensa­ tionsprodukte, die sich leicht als Schlamm abtrennen lassen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher besonders beim Vorhandensein der genannten Amine und Phenole geeignet, wobei vorrangig Umbaureaktionen zu erwarten sind, weniger jedoch Molekülzerstörungen, wie sie beispielsweise bei der Behandlung organischer Halogenverbindungen gemäß DE 39 32 174-A1 und EP 4 19 842-A1 zu erwarten sind.Under these conditions, the sewage treatment plants become strong annoying, toxic for bacteria and hardly affected by them buildable amines and poly (phenols) especially to semiquinones oxidized, which immediately condensation reactions with yet unchanged phenols or amines enter with formation inophenin-like, high-molecular, insoluble condensate tion products that can be easily separated as sludge. The method according to the invention is therefore particularly useful Presence of the amines and phenols mentioned, where primarily conversion reactions are expected, but less so Molecular breakdowns, such as in treatment organic halogen compounds according to DE 39 32 174-A1 and EP 4 19 842-A1 are to be expected.

Für die Durchführung des Oxidationsverfahrens der Erfindung ist eine intensive Durchmischung von Abwasser und Sauerstoff, vorzugsweise Luft, erforderlich, wie das durch die vorgegebe­ nen Geschwindigkeiten ausgedrückt wird. Besonders vorteilhaft kann dies erreicht werden, wenn der Sauerstoff in Form von Luft in das Abwasser noch eine bestimmte Strecke vor Eintritt in die Abwasserreinigungsanlage eingeleitet wird. Dies er­ folgt gleichzeitig mit der Zudosierung von Wasserstoffperoxid und dem Katalysator. Dabei zieht eine Veränderung der Ab­ wassergeschwindigkeit auch eine entsprechende Veränderung der Luftgeschwindigkeit nach sich, um die angestrebte turbulente Durchmischung beider Phasen zu erreichen. Die solcherart bereits in den Abwasserzuleitungen erfolgenden Oxidations­ reaktionen führen zu mikrobiell abbaufähigen sowie unlösli­ chen Stoffen. Wie bereits ausgeführt führen die im Rohr erfolgenden Oxidationsreaktionen bei Einsatz von Eisen- und Mangankatalysatoren zu solchen Stoffen, die in der Abwasser­ reinigungsanlage während der ohnehin erforderlichen Phosphat­ fällung als Fe3+- bzw. Mn3+-Phosphate gefällt werden (die Stabilitätskonstanten der Komplexe erlauben dies), und die Acetat-Liganden können von den Bakterien der biologischen Reinigungsstufe verarbeitet werden.In order to carry out the oxidation process of the invention, intensive mixing of waste water and oxygen, preferably air, is required, as is expressed by the speeds given. This can be achieved particularly advantageously if the oxygen in the form of air is introduced into the wastewater a certain distance before entering the wastewater treatment plant. This is done simultaneously with the addition of hydrogen peroxide and the catalyst. A change in the water speed also results in a corresponding change in the air speed in order to achieve the desired turbulent mixing of the two phases. The oxidation reactions already taking place in the waste water supply lines in this way lead to microbially degradable and insoluble substances. As already stated, the oxidation reactions taking place in the pipe when using iron and manganese catalysts lead to substances that are precipitated in the wastewater treatment plant as Fe 3+ or Mn 3+ phosphates during phosphate precipitation (the stability constants of the complexes allow this), and the acetate ligands can be processed by the bacteria of the biological purification stage.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren haben außer den genannten Vorteilen den Vorzug, daß sie als löslicher molekulardisperser Katalysator nicht durch allfällige Schweb­ stoffe desaktiviert werden können. Die Katalysatoren sind durch bekannte Verfahren herstellbar, wie sie z. B. von Blake et al. in J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1982, S. 1247-1249 beschrieben worden sind. Dabei wird im wesentlichen das Fe3+ aus Salzen in Fe(OH)3 überführt und das Hydroxid in konzentrierter Es­ sigsäure wieder aufgelöst. Von der Kostenseite sind daher auch diese Katalysatoren sehr günstig.In addition to the advantages mentioned, the catalysts used according to the invention have the advantage that they, as a soluble molecularly disperse catalyst, cannot be deactivated by any suspended matter. The catalysts can be produced by known processes, such as those described in e.g. B. by Blake et al. in J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1982, pp. 1247-1249. Essentially the Fe 3+ from salts is converted into Fe (OH) 3 and the hydroxide is again dissolved in concentrated acetic acid. From the cost side, these catalysts are therefore also very cheap.

Durch die Erfindung wird ein apparativ einfach zu handhaben­ des Oxidationsverfahren bereitgestellt, das wegen des Ein­ satzes stets verfügbaren und billigen Luftsauerstoffs, gerin­ ger H2O2- und Katalysatormengen sowie geringen Energiebedarfs besondere Vorteile bietet. Die mit den erfindungsgemäßen Verfahren als Radikalkettenmechanismus gestartete Oxidation von Abwasserschadstoffen ermöglicht eine wirkungsvolle Durch­ oxidation der Schadstoffe mit Luftsauerstoff zu und führt zu einer verbesserten Abwasserreinigung.The invention provides a simple to use apparatus for the oxidation process, which offers particular advantages because of the use of cheap and always available atmospheric oxygen, low levels of H 2 O 2 and catalyst and low energy requirements. The oxidation of waste water pollutants started with the method according to the invention as a radical chain mechanism enables effective through oxidation of the pollutants with atmospheric oxygen and leads to improved waste water treatment.

Die Erfindung soll durch Beispiele näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt inThe invention is illustrated by examples. The accompanying drawing shows in

Fig. 1 Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 1 flow diagram of the method according to the invention.

Der Zulauf von Abwasser über die Leitung 1 geht in die Dosierstation 2, der über die Leitung 3 Wasserstoffperoxid, Luft und Katalysator zugeführt werden. An der Station 4 erfolgt eine Schlammabtrennung, und das Transportrohr 5 stellt zugleich den eigentlichen Reaktionsraum für das Gemisch von Abwasser, Luft, Katalysator und H₂O₂ dar. Über einen wahlweise an diesem Reaktionsraum angeordneten Ozongenerator 6 kann Ozon zugeführt werden. Die Leitung 7 ist die Ablaufleitung zum Klärwerk.The inflow of waste water via line 1 goes into metering station 2 , to which hydrogen peroxide, air and catalyst are fed via line 3 . At the station 4 there is a sludge separation, and the transport pipe 5 also represents the actual reaction space for the mixture of waste water, air, catalyst and H₂O₂. Ozone generator 6 , optionally arranged on this reaction space, can be used to supply ozone. Line 7 is the discharge line to the sewage treatment plant.

Beispiel 1example 1

10 cm3 eines phenolischen Abwassers der Azofarbstoffproduk­ tion, enthaltend u. a. H-Säure, Pikraminsäure, p-Nitranilin, nicht durchgekuppelte Zwischenstufen und fertigen Farbstoff, wurden mit 1 Vol.-% einprozentigem Wasserstoffperoxid versetzt sowie mit 10 mg Katalysator [O(FeIII)3(acetat)6(H2O)3]acetat. Dieses Gemisch wurde in einem Reaktor von 250 mm Höhe und 25 mm Durchmesser mit Bodenfritte unter Durchleiten von Druck­ luft (2 l/h) behandelt. Die Abnahme der Konzentration pheno­ lischer Komponenten wurde colorimetrisch bei einer Wellenlän­ ge von 340 nm nachgewiesen. Die Extinktion verringerte sich rasch innerhalb von 30 min von E=3,036 auf E=2,925 und blieb nach 30 Minuten konstant.10 cm 3 of a phenolic wastewater from azo dye production, containing inter alia H acid, picraminic acid, p-nitraniline, non-coupled intermediate stages and finished dye, were mixed with 1% by volume of one percent hydrogen peroxide and with 10 mg of catalyst [O (Fe III ) 3 (acetate) 6 (H 2 O) 3 ] acetate. This mixture was treated in a reactor with a height of 250 mm and a diameter of 25 mm with bottom frit while passing compressed air (2 l / h). The decrease in the concentration of phenolic components was detected colorimetrically at a wavelength of 340 nm. The extinction rapidly decreased from E = 3.036 to E = 2.925 within 30 min and remained constant after 30 minutes.

Beispiel 2Example 2

10 cm3 eines Abwassers der Insektizidproduktion, enthaltend u. a. Chlorbenzen, Dimethyl-thiophosphorsäurechlorid und p- Nitrophenol-Na-salz wurde mit 1,7 cm3 30%igem Wasserstoffper­ oxid und 10 mg Fe(III)acetat-Komplex versetzt und 2 Stunden unter Durchleiten von Druckluft (2 l/h) behandelt, wobei sich die Farbe der Lösung anfangs von gelb nach braun änderte und dann allmählich unter Niederschlagbildung und Trübung wieder aufhellte. Der Abbau phenolischer Verbindungen wurde durch HPLC nachgewiesen.10 cm 3 of a waste water from insecticide production, containing, inter alia, chlorobenzene, dimethyl-thiophosphoric acid chloride and p-nitrophenol sodium salt, was mixed with 1.7 cm 3 of 30% hydrogen peroxide and 10 mg of Fe (III) acetate complex and under for 2 hours Passage of compressed air (2 l / h) treated, the color of the solution initially changing from yellow to brown and then gradually lightening again with the formation of precipitation and cloudiness. The degradation of phenolic compounds was demonstrated by HPLC.

Claims (12)

1. Verfahren zur katalytischen Oxidationsbehandlung von Abwasser, insbesondere von Amine und/oder (Poly-)Phenole enthaltendem Abwasser, in Gegenwart von Übergangsmetallverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein mit organischen Verbindungen belastetes Abwasser gleichzeitig mit Wasserstoffperoxid und gasförmigem Sauerstoff oder Ozon behandelt in Anwesenheit eines löslichen Katalysators, ausgewählt aus der Gruppe der Eisen- oder Mangansalze des Typs [O(FeIII)₂MII(acetat)₆(H₂O)₃]  (M : Fe2+, Mn2+)und[O(FeIII)₃(acetat)₆(H₂O)₃]X  (X=einwertiges Anion).1. A process for the catalytic oxidation treatment of waste water, in particular waste water containing amines and / or (poly) phenols, in the presence of transition metal compounds, characterized in that waste water contaminated with organic compounds is treated simultaneously with hydrogen peroxide and gaseous oxygen or ozone in the presence a soluble catalyst selected from the group of the iron or manganese salts of the type [O (Fe III ) ₂M II (acetate) ₆ (H₂O) ₃] (M: Fe 2+ , Mn 2+ ) and [O (Fe III ) ₃ (acetate) ₆ (H₂O) ₃] X (X = monovalent anion). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserstoffperoxid-Lösung in einer Menge von 0,2 bis 0,95 Vol.-% des Abwassers zugesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that Hydrogen peroxide solution in an amount of 0.2 to 0.95 vol .-% of the waste water is added. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserstoffperoxid-Lösung in einer Menge von 0,5 bis 0,95 Vol.-% des Abwassers zugesetzt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that Hydrogen peroxide solution in an amount of 0.5 to 0.95 vol .-% of the waste water is added. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff in Form von Luft zugeführt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the Oxygen is supplied in the form of air. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Luft in einer Menge von 0,05 bis 0,5 m3 pro m3 Abwasser zugeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that air is supplied in an amount of 0.05 to 0.5 m 3 per m 3 of waste water. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr mit einer Leerrohrgeschwindigkeit von 1 m/s bis 10 m/s bei einer Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers von 0,5 bis 5 m/s erfolgt. 6. The method according to claim 4, characterized in that the Air supply with an empty pipe speed of 1 m / s to 10 m / s at a waste water flow rate of 0.5 up to 5 m / s.   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerrohrgeschwindigkeit 3 m/s bis 8 m/s beträgt.7. The method according to claim 6, characterized in that the Empty pipe speed is 3 m / s to 8 m / s. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers 1 m/s bis 3 m/s beträgt.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the flow rate of the waste water is 1 m / s to 3 m / s is. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator [O(FeIII)2Fe(acetat)₆(H2O)3]ist.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the catalyst is [O (Fe III ) 2 Fe (acetate) ₆ (H 2 O) 3 ]. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Katalysator [O(FeIII)3(acetat)6(H2O)3](acetat)ist.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the catalyst is [O (Fe III ) 3 (acetate) 6 (H 2 O) 3 ] (acetate). 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zusatz von H2O2, Katalysator und Sauer­ stoff oder Ozon an einer der Abwasserbehandlungsanlage vor­ geschalteten Dosierstelle erfolgt.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the addition of H 2 O 2 , catalyst and oxygen or ozone at one of the wastewater treatment system is carried out before the metering point. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz soweit vor der Abwasserbehandlungsanlage erfolgt, daß die Abwasserleitungen als Oxidationsreaktor genutzt werden und die entstandenen Oxidationsprodukte als Schlämme oder mikrobiologisch abbaubare Produkte in die Anlage ein­ treten können oder die Schlämme gegebenenfalls vorher abge­ trennt werden können.12. The method according to claim 11, characterized in that the addition as far as before the wastewater treatment plant, that the sewage pipes are used as an oxidation reactor and the resulting oxidation products as sludge or microbiologically degradable products in the system can kick or the sludge if necessary abge beforehand can be separated.
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